安森美半导体的RSL10智能拍摄相机平台如何实现超低功耗事件触发成像

由 winniewei 提交于周一, 31 五月 2021 - 14:20

物联网正结合人工智能(AI)，向超自动化进化发展。安森美半导体的<a href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing… href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing…，为边缘提供基于视觉的AI以实现物体自动识别和场景变化等功能。<a href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing… href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing…，可便携，超低功耗，能在相关事件触发时捕获图像，并为智能图像监控解决方案提供边缘到云的联接，适用于资产管理、智能建筑、工业自动化、智能农业等领域。

图：<a href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing…;

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1）事件触发成像

在任何基于视觉的解决方案中，大部分时间里，相机输出不会直接带来有用的信息，而持续分析这些图像则会极大地消耗处理能力、网络带宽和功耗。我们加入加速度传感器、运动传感器、低功耗温湿度传感器，允许用户设置单个或多个传感器的触发条件，并仅在事件触发时捕获图像，从而显著降低系统的总功耗。

2）超低功耗

该平台所采用的器件基本上都具有超低功耗的特性，如行业最低功耗的低功耗蓝牙(BLE) 系统单芯片(SOC) RSL10，单帧3 mW的ARX3A0图像传感器，经优化的电池管理回路，SunplusIT IoT 摄像头图像信号处理器(ISP)，从而使电池使用寿命超过一年。

RSL10是该平台的关键，它是行业中具有最低功耗同时支持蓝牙5.0的多协议无线电SoC，支持低功耗蓝牙和多个2.4 GHz专有协议，提供先进的无线功能，实现行业最低功耗（深度睡眠模式为62.5 nW，接收模式为7 mW）。RSL10获行业最高的EEMBC® ULPMark™评分（1090 ULPMark CP @ 3 V; 1260 @ 2.1 V），尺寸小巧，电源电压范围1.1至3.3 V，采用精密的双核架构，拥有384 K flash存储器，支持模拟、数字双接口，兼容各种传感器协议，集成AES128加密特性以保护数据安全，支持线上固件更新(FOTA)。

RSL10具有多种封装形式，已在汽车、医疗等高要求的应用中得到了很好的应用。在RSL10智能拍摄相机平台中，使用的是RSL10系统级封装(SIP)。RSL10 SIP把完整的天线方案、电源管理、滤波以及其他无源器件集成到一个6 x 8 x 1.46 mm的微型封装中，且通过了美国、欧洲、日本等多国认证体系，无需额外RF设计，即插即用，易于设计导入到任何智能无线互联应用中。

图：RSL10内部架构

3) 卓越的图像感知

该平台采用的ARX3A0是1/10英寸黑白图像传感器，非常适合基于机器视觉的应用，能以360帧/秒的速度实现全局快门性能，大大减少图像中的运动模糊，近红外技术则提供出色的微光特性，且小巧外形(55 x 65 mm)非常适合对空间有要求的成像应用。

4) 边缘到云的联接

除了硬件套件，安森美半导体还为该平台提供移动端App，能通过BLE进行联接通讯，并为相机提供边缘到云的联接。该平台采用亚马逊云人工智能(AI)引擎进行图像识别。

可选择由USB供电或电池供电

在<a href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing… href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing…，图像传感器和图像处理器被设置在不同的供电轨上，以提高系统的整体性能。RSL10能在不需要时关闭成像系统，在需要时触发以唤醒成像系统。

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用户使用APP设置传感器触发条件，在触发前，图像传感器和图像处理器保持断电以降低功耗，触发后，图像传感器和图像处理器会捕获图像，然后通过BLE将图像传送到手机上，移动端的程序充当摄像头网关，用户可在APP上查看图像，以作进一步分析，也可发送到云端，进行图像识别。APP可在安卓和iOS应用商店下载。

该系统还可被设置为工业物联网网关，网关可对摄像机进行入网设备管理，还可将采集到的图像发送到云端进行分析，用户可通过移动应用端控制摄像头，也可通过云和网关远程控制摄像头。

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电池寿命主要取决于相机的使用情况。我们采用了1700 mA锂电池进行测试。如图所示，X轴代表相机一天中拍摄的图片数，Y轴代表以天为单位的电池使用寿命，红色线表示各情况下的平均电流消耗。如果<a href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing… href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing…，那么1700 mA的电池可支持它使用一整年；如果每天只拍摄1张图片，那么该平台可在不使用外部电源的情况下使用近3年。

图：电池使用寿命测试

用例

1）车舱内监控：家长可用手机监控后座孩子的健康状况。无需进行持续监控，而是在需要时或进行周期性地监控，如孩子从睡梦中醒来时。摄像头可方便地放置在后座上，无需额外的电源线或显示系统

2）安全帽摄像头：可监控工厂工人安全。根据事件条件自动记录传感器的数据，在工人摔倒时发出警报

3）空货架检测：小型摄像头可安装在货架过道上，用于缺货检测，并定期发送图片到网上或云，店员则会定时收到进货通知

4）自动抄表：在某种情况下，对旧表的改造会带来许多额外的成本。采用RSL10智能拍摄相机改装现有仪表，则可用来读数并上传

5）购物车扫描：帮助商店在结账时进行库存管理，同时确保购物车上的所有物品都已记账

6）温室监控：用于根据环境条件监测农作物

总结

<a href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing… href="https://www.onsemi.cn/solutions-applications/segments/internet-of-thing…、小尺寸、带事件触发的机器视觉摄像头，适用于资产管理、智能建筑、工业自动化、智能农业等领域。该平台汇集了安森美半导体的多项创新，包括提供超低功耗BLE技术的RSL10 SIP，以及基于ARX3A0 CMOS图像传感器的360 帧/秒(fps)黑白成像的成像模块，辅以先进的运动和环境传感器以及电源和电池管理，用于自动捕获图像并识别其中的物体。安森美半导体还提供<a href="https://www.onsemi.cn/support/evaluation-board/seco-rsl10-cam-gevb"><sp…;，包括开始向导、用户手册、软件手册，现成的套件、物料单(BoM)、原理图、集成开发环境(IDE)、移动APP、CMSIS-Pack等，帮助工程师加快开发。